田径运动中的跳跃运动技术的生物力学概念

　　田径运动中的跳跃运动，是通过人体自身的潜能，采用一定的运动形式，使人体的腾跃达到极限高度和极限远度.田径运动的跳跃项目是一种速度力量型的项目，属于非周期性项目.跳跃项目的共同点是人体的运动都是从静止状态开始后转变为腾空，人体发生位移后落地.

　　在田径运动教学与训练中，面对跳远和跳高运动中简单的和复杂的运动技术动作时，如何正确运用运动生物力学知识对跳跃运动技术进行量化的描述、解释和评价，从而改进和完善动作技术，优化运动技术方案，是一个值得研究的问题.

　　生物力学是采用力学的理论来研究生物运动动作的力学规律和生物体内物质运动规律的学科，是力学与生物科学的交叉学科[1].

　　生物力学的研究内容丰富，涉及生物和力学两个学科，随着生物物理学的不断发展，运动生物力学是其中派生出的一个专门的学科.运动生物力学研究从前不属于力学的有关活体系统的运动力学问题，其中专门研究体育运动中人体运动的力学问题，是运动生物力学的前沿课题，已引起体育界与力学界专家的广泛关注.

　　本文针对田径运动中的跳跃运动技术，对鞭打运动、碰撞运动、平衡运动、抛体运动等生物力学概念进行了归纳和分析，希望对学习和理解跳跃运动的基本动作，提高运动训练质量和运动技术水平能够有所帮助.

　　1 鞭打运动
　　
　　鞭打动作是一个链状物在其中质量较大的一端先进行加速运动，然后在突然制动过程中其质量较大的一端向末端快速传递，使末端产生极大的运动速度的过程[2].鞭打动作的技术难点及重点是大关节带动小关节进行加速运动，特别是通过大关节向小关节进行突然制动的过程.

　　人体运动的鞭打动作形式可分为上肢鞭打动作、下肢鞭打动作、下肢-上肢鞭打动作、上肢-下肢鞭打动作.上肢鞭打动作是以肩关节为轴，用大臂带动小臂和手，上肢在克服重心阻力或自由位移的过程中做加速和突停制动，使末端环节产生最大速度的突然制动.体育运动中的下肢鞭打动作在跳远运动中非常重要，在跳远中做鞭打运动动作时，重点是以髋关节为轴，用大腿带动小腿和脚，以向前上方运动的大腿带动小腿做起跳动作，也就是鞭打式的起跳动作.跳跃起跳时，起跳腿的起跳动作技术是一套完整的鞭打动作，起跳动作由准备起跳和起跳组成，是跳远运动的难点和重点.

　　当运动员助跑、起跳，小腿和脚开始向后上方摆动，然后做伸大腿和屈小腿的动作，使起跳腿得以充分后摆，形成类似上肢鞭打-下肢鞭打的“反弓”形姿势，为放脚起跳爆发式蹬伸做功所产生的起跳腿鞭打动作做准备.

　　髂腰肌、耻骨肌、股四头肌肌群的鞭打动作是大腿超越小腿完成的两个超越，即下肢超越上肢和小腿超越大腿，在起跳垂直的瞬间，小腿快速伸直又超越大腿，为最后落地做准备.
　　
　　2 碰撞运动
　　
　　碰撞运动是运动生物力学中的基本概念，在跳跃运动中随处可见，如田径体育运动技术中的起跳、踏跳、落地等都可称为碰撞运动.碰撞运动也可称为踏跳过程或缓冲过程.

　　在田径跳跃运动中，起跳和踏跳的力学意义是碰撞运动，碰撞运动使被打击物体（如起跳板）或运动员获得极限的速度或适宜的角度.跳远及跳高的起跳和落地缓冲也是碰撞运动，但是落地缓冲的目的与起跳的目的相反，是为了减小运动员身体所受的冲击力.普遍认为碰撞运动是增加运动员起跳腿的起跳力或踏跳力，是教练员普遍采用的方法.

　　在现实生活中，碰撞运动是比较复杂的，因为通常的碰撞运动是使物体或人体的运动方向发生改变，而运动员起跳都伴随着碰撞后人体运动初速度方向的改变.在计算碰撞运动问题时，用分量式的动量原理计算是比较好的方法.

　　3 平衡运动
　　
　　平衡运动是田径跳跃运动技术中重点研究的问题.平衡运动的力学条件相对简单，如果在一定时间内保持身体姿势相对静止，身体将处于平衡状态，即保持静态平衡.当运动员或物体所受到的合外力为零时，由牛顿第二定律可知，运动员或物体处于静止状态或作匀速直线运动，也就是运动员或物体会处于平衡状态[3].

　　在田径运动中，跳跃运动的起跳姿势和动作需要保持平衡的稳定性，而平衡稳定性反映了运动员身体维持原有平衡状态和抗倾倒的能力.平衡稳定性是由支撑面积和重心高度所决定的，运动员的身体支撑面积越大，平衡的稳定性就越好，如果有多个支撑部位时，支撑面积增大，稳定性也将增大.

　　另外，重心高度对运动员身体稳定性的影响也是显而易见的，运动员身体重心越低，身体的稳定性就越好，反之，身体的稳定性就越差.关于运动员平衡稳定性的测量是比较复杂的，一般采用稳定角的概念来阐释[4].

　　稳定角反映了支撑面积的大小、高度及重心高度的垂直投影线，支撑面积的大小和重心高度在支持面内的相对位置对平衡稳定性有很大影响[5].身体平衡状态是相对复杂的技术动作，如跳远运动的起跳腾空，维持身体平衡的是身体的重力与支持反作用力的相互作用.运动员起跳腾空后，如果身体能够保持平衡状态将有利于完成后续技术动作，如果身体不能保持平衡状态，运动员的身体就会向前倾倒，若无法恢复时便自动向前跨出一步，获得新的动作平衡.

　　身体动作在一定范围内的“中和”和“抵消”,使身体重心不再移动，其中肌肉、韧带、关节的内力或内力矩起到重要作用[6].根据运动生理学知识，当运动员的身体失去平衡时，在大脑皮质的控制调节下，通过视觉及本体感觉感受器，使肌肉收缩可以达到新的平衡状态，来维持身体平衡.

　　值得注意的是，虽然身体平衡不需要消耗机械能，但要消耗生理能[7],如果运动员长时间做平衡运动，能量消耗极大，肌肉易疲劳，导致运动员身体平衡控制能力变差.所以，在安排教学与训练内容时，平衡运动需特别注意.

　　4 抛体运动
　　
　　抛体运动是人类生产生活实践中普遍存在的一种运动形式，学习和研究抛体运动的基本规律是对运动技术的理论研究和实践探索.对于身体或物体，只要处于腾空状态，就会受到抛体运动行为模式规律的制约.大多数抛体运动均为斜抛，主要是为了获得极限腾空的高度或远度，如跳远、跳高等.

　　这类问题相对比较简单，从抛体运动力学原理可知，身体腾空时，身体重心的运动轨迹完全由起始条件所决定，不会随肢体在空中的改变而变化.增加跳跃远度和高度的主要因素是起跳时的速度、高度和适宜的角度，其中适宜角度可以用直接或间接测量法测得[8].在体育比赛中，如跳远起跳后的腾空动作和撑杆跳高的第二腾空动作，都是为了更好地完成后续技术动作所作的力学准备，而不是单纯的为了获得极限跳跃的远度和高度.

　　5 小结
　　
　　在田径运动训练与教学中，面对跳跃运动中复杂的技术动作，体育教师和教练员应合理运用运动生物力学知识，对其中的生物力学概念，如鞭打运动、碰撞运动、平衡运动、抛体运动，进行系统的分析和评价，在此基础上进一步改进和完善技术动作，优化运动技术方案[9],将有助于运动员理解和掌握跳跃运动的技术动作，从而提高运动技术水平和训练质量.
　　
　　参考文献：

　　[1] 王今越，刘伟.国内运动生物力学发展现状思考 [J].天津体育学院学报，2003（4）:33-34.
　　[2] 孙南.玻璃钢撑竿的特性与撑竿跳高技术的变革 [J].北京体育大学学报，2006（9）:27-29.
　　[3] 吴剑.体育教学中几个基本生物力学问题的认识及其解 [J].浙江体育科学，2000（5）:41-42.
　　[4] 王广虎.体育运动与平衡 [J].成都体育学院学报，1996（2）:11-12.
　　[5] 温特.人体运动生物力学 [M].幸诚志，译.北京：人民体育出版社，1983.